En química analítica , la biomonitorización es la medición de la carga corporal de compuestos químicos tóxicos , elementos o sus metabolitos en sustancias biológicas. [1] [2] A menudo, estas mediciones se realizan en sangre y orina. [3] La biomonitorización se realiza tanto en salud ambiental como en seguridad y salud ocupacional como un medio de evaluación de la exposición y vigilancia de la salud en el lugar de trabajo .
Los dos programas de biomonitoreo ambiental mejor establecidos en muestras representativas de la población general son los de Estados Unidos y Alemania, aunque existen programas basados en la población en algunos otros países. [4] En 2001, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de Estados Unidos comenzaron a publicar su Informe Nacional bienal sobre la Exposición Humana a Sustancias Químicas Ambientales , que informa una muestra estadísticamente representativa de la población estadounidense. [5]
El biomonitoreo implica el uso de organismos para evaluar la contaminación ambiental , como la del aire o el agua circundantes. Puede realizarse de forma cualitativa , observando y anotando cambios en los organismos, o de forma cuantitativa, midiendo la acumulación de sustancias químicas en los tejidos de los organismos. Al observar o medir los efectos que tiene el medio ambiente sobre sus organismos residentes, se puede sospechar o inferir la contaminación . [6]
Históricamente, las regulaciones de salud pública se han basado en cálculos teóricos de riesgo según los niveles conocidos de sustancias químicas en el aire, el agua, el suelo, los alimentos, otros productos de consumo y otras fuentes de exposición potencial. [ cita requerida ] La biomonitorización humana ofrece la oportunidad de analizar los niveles internos reales de sustancias corporales de todas las vías potenciales de exposición al mismo tiempo, lo que puede contribuir a mejorar las evaluaciones de riesgo. [7] [ se necesita una mejor fuente ]
Los avances científicos han hecho posible detectar una mayor cantidad de sustancias químicas en concentraciones más pequeñas en el cuerpo; algunas sustancias químicas son detectables en niveles tan bajos como partes por billón. [8] [ Se necesita una mejor fuente ] Una sola medición de biomonitoreo es solo una instantánea en el tiempo y puede no reflejar con precisión el nivel de exposición durante períodos más largos. [9]
La presencia de una sustancia química ambiental en el cuerpo no necesariamente indica daño. [10] La química analítica para detectar sustancias químicas ha avanzado más rápidamente que la capacidad de interpretar las posibles consecuencias para la salud. [11] Los riesgos para la salud suelen establecerse a partir de estudios de toxicidad en animales de laboratorio y de pruebas epidemiológicas en seres humanos. El plomo es una sustancia química bien estudiada con un nivel de acción de los CDC que es preocupante, actualmente de 10 μg/dL, o 100 partes por mil millones , en sangre; sin embargo, se han observado alteraciones neuroconductuales por debajo de este nivel. [12] Debido a que este enfoque requiere el establecimiento de causa y efecto en estudios epidemiológicos y una comprensión profunda de la respuesta a la dosis en humanos, solo existen datos para respaldar estos tipos de niveles de acción para unas pocas sustancias químicas ambientales. El concepto de equivalentes de biomonitoreo (BE) se ha desarrollado como un enfoque alternativo para ayudar a interpretar y comunicar los resultados del biomonitoreo en el contexto de los posibles riesgos para la salud. [13]
Existen diferentes tipos de biomarcadores que indican exposición, efecto o susceptibilidad. [14]
Los productos químicos y sus metabolitos se pueden detectar en una variedad de sustancias biológicas como sangre, orina, aire exhalado, cabello, uñas, heces, semen, leche materna o saliva. [15] [14] La sangre y la orina son los más utilizados en seguridad y salud ocupacional . [14]
La leche materna es una matriz (sustancia) preferida para medir compuestos lipofílicos (que aman las grasas), persistentes, bioacumulables y tóxicos (PBT) durante la lactancia ; esta vía de exposición es dominante para los niños amamantados. [16] Un compuesto lipofílico también puede detectarse en la sangre , mientras que un compuesto hidrofílico (que aman el agua) puede detectarse en la orina . [17]
Los métodos analíticos utilizados por el CDC incluyen espectrometría de masas por dilución de isótopos , espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente o espectrometría de absorción atómica en horno de grafito . [17] Otros incluyen cromatografía de gases o cromatografía líquida de alto rendimiento acoplada con varios detectores como detectores ultravioleta , de captura de electrones , de ionización de llama , de emisión atómica o de espectrometría de masas . También se utilizan ensayos de unión de ligandos e inmunoensayos . [14]
Como la biomonitorización implica necesariamente trabajar con sujetos y muestras humanas, son necesarios procedimientos de bioseguridad para prevenir la transmisión de patógenos. [14]
Los científicos que realizan pruebas de biomonitoreo pueden detectar y medir concentraciones de sustancias químicas naturales y artificiales en muestras de sangre y orina humanas en niveles de partes por billón a partes por cuatrillón. Un informe del Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos de 2006 concluyó que, si bien los científicos eran capaces de detectar las sustancias químicas en esos niveles, aún faltaban métodos para interpretar y comunicar lo que su presencia significaba en relación con los posibles riesgos para la salud de un individuo o una población. [18] El informe recomendaba que se realizaran investigaciones científicas para mejorar la interpretación y la comunicación de los resultados del biomonitoreo mediante el uso de evaluaciones de riesgo existentes de sustancias químicas específicas. [18]
Para abordar esta situación, varios grupos reconocieron que los valores de orientación de exposición, como la dosis de referencia y la ingesta diaria tolerable , podrían, con datos suficientes, traducirse en estimaciones correspondientes de concentraciones de biomarcadores para su uso en la interpretación de los datos de biomonitoreo. [19] [20] En 2007, los científicos de Summit Toxicology publicaron la metodología inicial para la traducción sistemática de los valores de orientación de exposición en valores de detección correspondientes para los datos de biomonitoreo, denominada Equivalentes de Biomonitoreo. [20] Posteriormente, un panel de expertos del gobierno, la industria y el mundo académico se reunió para desarrollar pautas detalladas para derivar y comunicar estos Equivalentes de Biomonitoreo. [21]
Los equivalentes de biomonitoreo se pueden utilizar para evaluar los datos de biomonitoreo en un contexto de evaluación de riesgos. La comparación de los datos de biomonitoreo de una sustancia química con su equivalente de biomonitoreo proporciona un medio para evaluar si la exposición de la población a las sustancias químicas se encuentra dentro o por encima de los niveles considerados seguros por los organismos reguladores. [22] Por lo tanto, los equivalentes de biomonitoreo pueden ayudar a los científicos y a los gestores de riesgos a priorizar las sustancias químicas para actividades de seguimiento o de gestión de riesgos. [20]
Desde 2007, los científicos han derivado y publicado Equivalentes de Biomonitoreo para más de 110 sustancias químicas, incluyendo cadmio , benceno , cloroformo , arsénico , tolueno , cloruro de metileno , triclosán , dioxinas , compuestos orgánicos volátiles y otros. [23] [24] Varios de ellos han sido desarrollados a través de colaboraciones entre científicos de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos , los CDC y Health Canada . [21] Los investigadores de la Comisión Alemana de Biomonitoreo Humano [25] también han propuesto un concepto para derivar valores de detección similares a los Equivalentes de Biomonitoreo. [24]
El informe de 2006 del Consejo Nacional de Investigación destacó que la comunicación precisa de los resultados es esencial para el uso adecuado de las encuestas de biomonitoreo, pero al mismo tiempo señaló que "no existe un estándar aceptado para una buena comunicación de biomonitoreo". [11] En 2007, la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Boston organizó un panel sobre este tema. [26]
Un panel de expertos sobre equivalentes de biomonitoreo ha publicado directrices para comunicar información al público en general y a los proveedores de atención médica. [27]
Charles McKay, del Centro de Control de Envenenamientos de Connecticut, es entrevistado en un video titulado "La perspectiva de un médico sobre el biomonitoreo", cuyo objetivo es ayudar al público en general a comprender mejor el biomonitoreo. [28] [29]
En 2006, el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos publicó un informe titulado Biomonitoreo humano de sustancias químicas ambientales . El informe reconocía el valor del biomonitoreo para comprender mejor la exposición a sustancias químicas ambientales e incluía varias conclusiones y recomendaciones para mejorar la utilidad de los datos de biomonitoreo para la evaluación de riesgos para la salud . [18] En resumen, el informe pedía criterios más rigurosos basados en la salud para seleccionar las sustancias químicas que se incluirían en los estudios de biomonitoreo; el desarrollo de herramientas y técnicas para mejorar la interpretación y comunicación basadas en riesgos de los datos de biomonitoreo; la integración del biomonitoreo en la evaluación de la exposición y la investigación epidemiológica; y la exploración de cuestiones bioéticas en torno al biomonitoreo, incluidos el consentimiento informado, la confidencialidad de los resultados y otros. [30]
La cuestión de la exposición a sustancias químicas ambientales ha recibido atención como resultado de los informes televisados de Bill Moyers para PBS y Anderson Cooper para la serie " Planeta en peligro " de CNN . [31] El libro Nuestro futuro robado , con un prólogo del ex vicepresidente Al Gore , también generó conciencia al centrarse en la disrupción endocrina .
Las encuestas de exposición humana a sustancias químicas no suelen integrar el número de compuestos químicos detectados por persona y la concentración de cada compuesto. Esto deja sin probar situaciones de exposición relevantes; por ejemplo, si los individuos con bajas concentraciones de algunos compuestos tienen altas concentraciones de los otros compuestos. Los análisis de las concentraciones de un compuesto dado suelen mostrar que la mayoría de los ciudadanos tienen concentraciones mucho más bajas que una cierta minoría. Un estudio basado en una muestra representativa de la población de Cataluña (España), [32] que integró el número de compuestos detectados por persona y la concentración de cada compuesto, encontró que más de la mitad de la población tenía concentraciones en el cuartil superior de 1 o más de las 19 sustancias tóxicas persistentes (STP) (pesticidas, PCB) analizadas. Subgrupos significativos de la población acumularon mezclas de STP en altas concentraciones. Por ejemplo, el 48% de las mujeres de 60 a 74 años tenían concentraciones de 6 o más STP en el cuartil superior; La mitad de la población total tenía niveles de 1 a 5 PTS por encima de 500 ng/g, y menos del 4% de los ciudadanos tenían todos los PTS en el cuartil más bajo. Por lo tanto, las concentraciones de PTS parecen bajas en la mayoría de la población solo cuando se analiza cada compuesto individual por separado. No es exacto afirmar que la mayoría de la población tiene bajas concentraciones de PTS. La evaluación de los efectos de la mezcla debe abordar el hecho de que la mayoría de las personas están contaminadas por mezclas de PTS hechas de compuestos en concentraciones tanto bajas como altas.
La División de Ciencias de Laboratorio de los CDC dentro del Centro Nacional de Salud Ambiental ha desarrollado un Programa Nacional de Biomonitoreo y ha publicado el Informe Nacional sobre Exposición Humana a Sustancias Químicas Ambientales, que se realiza cada dos años , desde 2001. Como la selección de sustancias químicas es controvertida, los CDC han identificado criterios influyentes: evidencia de exposición en una población de los EE. UU., presencia y significación de efectos sobre la salud después de un nivel dado de exposición, deseo de rastrear iniciativas de salud pública para reducir la exposición a un agente dado, método existente para medir con precisión concentraciones biológicamente relevantes de la sustancia química, suficientes muestras de tejido, en particular, muestras de sangre y/o orina y relación costo-beneficio. [34]
Los CDC establecieron tres criterios para eliminar sustancias químicas de futuras encuestas: una nueva sustancia química de reemplazo (es decir, un metabolito u otra sustancia química) es más representativa de la exposición que la sustancia química medida actualmente, o si después de tres períodos de encuesta, las tasas de detección de todas las sustancias químicas dentro de un grupo relacionado con el método son inferiores al 5 por ciento para todos los subgrupos de población (es decir, dos sexos, tres grupos de raza/etnia y los grupos de edad utilizados en el Informe Nacional), o si después de tres períodos de encuesta, los niveles de sustancias químicas dentro de un grupo relacionado con el método no cambian o están disminuyendo en todos los subgrupos demográficos documentados en el Informe Nacional. [35]
La Encuesta Ambiental Alemana (GerES) se lleva a cabo desde 1985, [3] [41] y en 1992 se creó la Comisión de Biomonitoreo Humano de la Agencia Federal Alemana del Medio Ambiente. [25]
Statistics Canada administra la Encuesta canadiense de medidas sanitarias, que incluye el biomonitoreo de sustancias químicas ambientales. [42] Health Canada administra un programa llamado Investigación madre-infante sobre sustancias químicas ambientales, que se centra en 2.000 mujeres embarazadas y sus bebés. [43]
En materia de seguridad y salud en el trabajo , la biovigilancia se puede realizar por razones de cumplimiento normativo, vigilancia e investigación de la salud en el lugar de trabajo, para confirmar la eficacia de los controles de peligros o como un componente de la evaluación de riesgos laborales . También se puede utilizar para reconstruir exposiciones tras eventos agudos o accidentales y para evaluar la eficacia del equipo de protección personal . Es útil para exposiciones dérmicas, para las que los métodos de muestreo a menudo no están fácilmente disponibles, y para encontrar exposiciones o rutas inesperadas. [14] [44] [45] [46] También hay biomarcadores no solo para peligros químicos , sino también de otros tipos como el ruido y el estrés . [14] La salud ocupacional se diferencia de la salud ambiental en que la primera tiene un menor número de individuos expuestos, pero con un rango más amplio de niveles de exposición. [47]
La biomonitorización es complementaria a la monitorización de la exposición , ya que mide la dosis interna de un tóxico dentro del cuerpo en lugar de su concentración fuera del cuerpo, con la ventaja de que confirma si no solo se ha producido la exposición sino también la absorción. [14] [44] También tiene en cuenta las diferencias en el metabolismo, el esfuerzo físico y las mezclas de tóxicos entre individuos que afectan a la dosis interna. Puede realizarse de forma individual o colectiva. [44]
Un uso importante de los datos de toxicología ocupacional es determinar qué biomarcadores (incluidos tanto el tóxico como sus metabolitos ) se pueden utilizar para la biomonitorización y establecer índices de exposición biológica. Estos se utilizan durante la evaluación de la exposición y las actividades de vigilancia de la salud en el lugar de trabajo para identificar la sobreexposición y para probar la validez de los límites de exposición ocupacional . Estos biomarcadores están destinados a ayudar en la prevención mediante la identificación de efectos adversos tempranos, a diferencia de los diagnósticos para la medicina clínica que están diseñados para revelar estados patológicos avanzados. [48] [49]
En los Estados Unidos, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional a partir de 2017 tiene tres regulaciones que requieren biomonitoreo: después de la exposición al benceno en una liberación no planificada, y para los empleados expuestos al cadmio o plomo en o por encima de un nivel específico durante una cantidad de tiempo específica. [14] En la Unión Europea , los valores límite biológicos se basan en la salud, mientras que los valores de orientación biológica se derivan estadísticamente e indican exposiciones de fondo en la población general. A partir de 2020, el plomo es la única sustancia que tiene un valor límite biológico vinculante en la UE. [44] Las listas voluntarias de límites de exposición biológica o niveles de acción son mantenidas por la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales , la Fundación Alemana de Investigación , el Ejecutivo de Salud y Seguridad del Reino Unido , la ANSES de Francia y el Fondo Suizo de Seguros de Accidentes . El biomonitoreo con fines de investigación lo realiza el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. como parte de su programa de Epidemiología y Vigilancia del Plomo en Sangre de Adultos , así como otros estudios de salud ocupacional. [14]